7.32 沥青混凝土比热容试验
7.32.1 目的及适用范围
测定沥青混凝土的比热容。适用于沥青混凝土。
7.32.2 仪器设备及材料
1 绝热量热器:由保温桶、圆桶形空气挡板、隔离桶、试件桶、加热器、搅拌器、鼓风机、工业瓦时表、控制箱及软木块等组成。
2 温度计:测量范围为0℃~100℃,分度值为0.1℃。如用水银温度计,水银球到刻度起点的距离须大于40mm。
3 天平:量程不小于10kg, 最小分度值不大于10g。
4 试模:钢制成,直径为200mm, 高度为420mm。
5 钻孔机。
6 其他:时钟、磅秤等。
7.32.3 试验步骤
1 按本标准7.1的规定制备沥青混合料。
2 将拌和好的150℃±5℃热沥青混合料分8层装入试模内, 用击实法成型,击实方法可以先沿试模周壁击实8次,再在试件中心击实一次,为击实一遍,击实遍数以试件的密度达到马歇尔标准击实试件密度的±1%为准。试件尺寸为φ200mm×400mm。成型后的试件自然冷却后脱模。
3 将试件温度冷却到15℃以下,用钻孔机在试件中心钻取直径为50mm的孔,贯穿整个试件。
4 将试件清理干净,表面擦干,称其质量,记为m。
5 将试件及其他设备安装好,向试件桶内注水,使水面高出 试件顶面20mm~30mm。记录装入的水量,精确至10g。
6 4h 后,当试件桶内与保温桶内的温度一致时,表示绝热量热器内试件温度、水温和气温已达平衡。此时测出的温度即为试件的初始温度,记为t₁, 与此同时也测读瓦时表的初始读数。
7 接通加热器及搅拌器的电源并开始计时,同时接通鼓风机及空气加热丝电源,使保温桶内的空气与试件桶内的水温相等。待水温上升10℃~15℃时,关闭加热器,只让搅拌器运转,经1.5h~2h, 使试件温度均匀,读取试件桶内温度计的读数,记为t₂,并记录时间及瓦时表读数。至此,一次加热操作完毕。
8 按上述加热操作步骤对试件再加热两次。
7.32.4 试验结果处理
1 加热器供热量:每次加热所消耗的电量 (W·h)乘以3.6kJ/(W·h) 即为每次加热器的供热量,记为q₁。
2 搅拌器供热量:搅拌器常数乘以搅拌时间,即为每次搅拌器的供热量,记为q₂ 。搅拌器常数与搅拌器形状、尺寸及转速有关。按美国垦务局混凝土比热容仪图纸制造的搅拌器常数为 6.752kJ/h,自制的应另行测定。
3 试件桶吸热量:试件桶的吸热常数为4.254kJ/℃,乘以每次加热的温升值 (t₂-t1), 即为试件桶所吸收的热量,记为q₃。
4 水吸热量:水的比热容乘以用水量再乘以每次加热的温升值 (t₂-t₁)即为水所吸收的热量,记为q4。
5 试件吸热量:按式(7.32.4-1)、(7.32.4-2)计算,即
Q=q₁+q₂-q₃-q₄ (7.32.4-1)
式中:Q ——试件吸热量,kJ;
q1 — — 加热器供热量,kJ;
q2 — — 搅拌器供热量,kJ;
q3 — — 试件桶吸热量,kJ;
q4 ——水吸热量,kJ;
m ——试件的质量,kg;
C0 、C1 、C2—— 待求的常数;
t1 、t₂ ——每次加热的初温与终温,℃。
连续加热3次可得到3个三元一次方程,联立求解即可求出 C0 、C 1、C2值。
6 按式(7.32.4-3)即得比热容(c) 随温度(t)变化的关系 曲线。此式在试验温度范围内有效。对2个试件进行测试,取2 个试件测值的平均值作为试验结果。
c=C₀+C1t+C2t²(7.32.4-3)
式中:c— —比热容,kJ/(kg·℃);
C0、C₁、C₂—— 求得的常数;
t ——试验温度,℃。